EM9301 Bluetooth low energy kontrolér – napájení od 0,8 V

Tento článek představuje obvod EM9301, jehož vývoj byl nedávno dokončen v pražské firmě ASICentrum, návrhovém středisku firmy EM Microelectronic.

Popis obvodu EM9301

Obvod EM9301 je první generací Bluetooth low energy (BLE) kontrolérů firmy EM Microelectronic s nízkým napájecím napětím a velmi nízkou spotřebou energie.

Obr. 1 Zjednodušené blokové schéma zapojení obvodu EM9301 (tečkované čáry korespondují s DC/DC verzí)

EM9301 obsahuje fyzickou vrstvu, propojovací vrstvu (link layer) s implementovaným automatickým kryptováním, Host Controller Interface (HCI – rozhraní pro komunikaci s externím procesorem) a vysoce efektivní správu napájení umožňující provoz se všemi typy baterií již od 0,8 V, viz obrázek 2.

Obr. 2 Architektura Bluetooth low energy (BLE)

V režimu příjmu EM9301 vyžaduje pouze 13 mA, zatímco nejbližší konkurenční produkty spotřebovávají 23 mA a více. Proudovou spotřebu obvodu je dále možné snížit zmenšením výstupního výkonu.

EM9301 je navržený k tomu, aby fungoval jako master nebo slave dle Bluetooth specifikace verze 4.0. To je možné ovládat jakýmkoliv externím mikrokontrolérem integrujícím BLE stack a aplikacemi prostřednictvím standardního Bluetooth HCI rozhraní. Jako HCI transportní vrstvy jsou k dispozici rozhraní UART a SPI. Výhodou SPI rozhraní je možnost využívat režimů nízké spotřeby nejen během BLE RF připojení.

Použití

Využití EM9301 je v první řadě výhodné v aplikacích s extrémně nízkým příkonem. Skutečnost, že obvod EM9301 nevyžaduje velké množství externích součástek, jej činí výhodným i pro aplikace, kde jsou malé rozměry a výsledná cena produktu důležitými parametry.

Díky vysoké míře flexibility je obvod EM9301 optimální volbou pro aplikace využívající Bluetooth low energy standard.

Obvod EM9301 lze použít pro Bluetooth low energy aplikace ve dvou režimech:

1. Single-mode (samostatně) – tento mód využívající pouze BLE je určený pro aplikace vyžadující nízkou spotřebu energie a malé rozměry; typicky v zařízeních napájených knoflíkovou baterií.

•  monitorování při fitness aktivitách
•  různá sportovní vybavení
•  zdravotní pomůcky
•  dálková sledování a monitorování
•  hodinky s čidly a upozorněními

Obr. 3 Obvod EM9301 v jedné z aplikací

2. Dual-mode – tento mód se používá v zařízeních obsahujících i klasické Bluetooth součásti (EM9301 v těchto zařízeních zajišťuje pouze BLE část).

•  mobilní telefony
•  osobní počítače, resp. notebooky, a jejich periférie
•  přístupové systémy
•  bezpečnostní zařízení

Příklad aplikace obvodu EM9301 v příštím čísle časopisu pomůže nejlépe představit další možnosti jeho využití.

(Článek byl napsán s využitím materiálů poskytnutých firmami EM Microelectronic a ASICentrum spol. s r. o.)